CN1146728C - 监测铝电解池用的浸入式传感器，测量装置和测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及监测铝电解池的浸入式传感器，以及相应的测量装置和测量方法。为了获得重复的测量值，浸入式传感器的电解电极被布置在支持物上。

Description

监测铝电解池用的浸入式传感器， 测量装置和测量方法
技术领域
本发明涉及用于监测具有电解电极的铝电解池的浸入式传感器。此外，本发明还涉及监测具有电解槽的电解池的测量装置，以及使用该测量装置的测量方法。
背景技术
在铝电解池对铝的制造中，要监测这种系统，尤其是电解槽的功能容量。这些电解槽基本上由碳制成。重要的是确保这些碳电解槽没有任何漏洞，例如，在碳电解槽的工作过程中，这些碳电解槽不会有能够使熔融铝流出的任何孔洞。为此，需做这样的测试，把适当的金属棒穿过位于熔融铝上方的冰晶石层推入铝中。金属棒经过连接线和电压表与布置在电解槽底部的参比电极相连，从而可测量金属棒(或熔融铝)和参比电极之间的电压变化。该电压的降低表示这两个电极之间的导电率正在增大。这意味着布置在这两个电极之间的电解槽层是有缺陷的。
现已证明，用这种测量方法，通常不可能出现重复的测量值。因此，多次测量，例如，即便是在电解装置不同的位置进行的测量，测得的电压也是不同的。除了其它原因之外，这可归因于金属棒的紧邻区域中的热平衡敏感地受到了金属棒浸入的扰乱；由于金属棒的良好导热性及其较高的热容量，冰晶石凝固在金属棒上。这导致在金属棒上形成一层绝缘层，进而导致与熔融铝的接触不良。
发明内容
从本领域的已知情况出发，本发明的目的是提供一种用来监测具有电解电极的铝电解池中的缺陷的浸入式传感器，以创造获得重复的测量结果的可能性。
本发明的目的是通过把电解电极布置在具有浸入端的支持物(支座)上构成的浸入式传感器来实现的。该支持物用于稳定电解电极，由于机械稳定性由支持物保证，以便能够穿透冰晶石层，因此对于电解电极来说，它可具有很小的质量。这样，电解电极自身可具有非常小的热容量，从而测量邻近区域不会受到显著的影响。特别有利的是，支持物可被构造成管式支持物，并且最好用有机材料做成。尤其是，它可用纸板制成。当浸入时，有机材料很快燃烧，至少在其表面上是这样，并由邻近区域中的燃烧气体引起清洁效果。这样，实际上把可能粘附的盐或冰晶石分别吹离支持物或电解电极，即分别从支持物或电解电极上除去。在这种类型的支持物上，可布置最好被构造为直径约为0.05～5毫米，尤其是约0.1～2毫米，不具有较大热容量的电解电极。由纸板制成的相应管式支持物也不会显著影响熔融铝的热容量。已经证明可能的少量凝固冰晶石在几秒内再次被熔化，从而得到重复的测量结果。特别是，在电解池的不同位置，使用这种传感器，可得到相同的测量结果。
在本发明的一个实施例中，电解电极被构造成部分地插入管式支持物内，并伸出管式支持物的浸入端，其中电解电极的伸出端最好至少部分地被布置在管式支持物的外壁上。已证明为了防止当穿透冰晶石层时受到损害，布置在支持物外面的电解电极部分至少部分地环绕可燃烧防护层将是有利的。支持物1的浸入端，至少在其外侧具有难熔材料。
电解电极最好由金属，尤其是钼或钨-铼合金制成。
在本发明的一个有利的实施例中，电化学测量池和/或具有两个热敏元件引线的热敏元件被布置在支持物的浸入端。为了获得本发明的简单实施例，按照导电方式连接电解电极和热敏元件是有利的。特别是，可把热敏元件安装在管式支持物的浸入端中，并且与连接件的两个接触点相连，以便和信号线相连。从而在特别简单的实施例中，电解电极可与连接件的一个接触点相连，这意味着，例如电解电极的一端被焊接在该连接件的该接触点上。
用本发明的监测具有电解槽的铝电解池的测量装置，借助浸入式传感器实现发明目的，其中电解电极通过信号线和电压表与布置在电解槽壁外部或者布置在电解槽壁内的参比电极相连。利用该测量装置，根据本发明的测量方法，其特征在于首先把浸入式传感器浸入冰晶石层，在该处测量冰晶石的温度，随后浸入浸入式传感器，使电解电极浸入液态铝中，并测量电解电极和参比电极之间的电压。特别有利的是，可在热平衡状态下测量电解电极和参比电极之间的电压。
附图说明
下面将根据附图，说明本发明的一个实施例，其中：
图1是本发明的浸入式传感器的实施例；
图2是浸入式传感器的另一实施例；
图3是本发明的测量装置的示意图。
具体实施方式
图1中所示的浸入式传感器具有由纸板制成的管式支持物1。连接件2被布置在管式支持物的浸入端，并利用难熔材料3固定。在其远离浸入端的端部上，连接件2具有用于连接信号线的连接点，并且在其浸入端上具有连接电解电极6的接触点5。利用围绕接触点5的胶粘剂7封闭管式支持物的浸入端。
电解电极6伸出管式支持物1，并使其外端位于管式支持物1的外侧。使用前，至少利用覆盖物(图中未示出)部分地保护电解电极6的外部。例如，该覆盖物可由卷纸形成。在浸入式传感器穿透冰晶石层的过程中，该覆盖物燃烧，并防止冰晶石凝固在电解电极6上。
图2是本发明的浸入式传感器的另一实施例。在该实施例中，在管式支持物的浸入端上又加上一个热敏元件8。该热敏元件8由保护帽9保护，防止受到冰晶石的影响。该保护帽9由溶解在冰晶石层中的材料，例如铝制成。热敏元件8在接触点5，5’与连接件2相连，并且信号线(图中未表示)从接触点5，5’越过连接4通向测量装置。电解电极6与热敏元件8的接触点5相连，并经过通过管式支持物1的相同信号线与信号装置相连。
图3采用图1或图2中所示的浸入式传感器的测量装置。电解槽具有由碳制成的壁10。参比电极11布置在壁10中，参比电极11通过信号线12和电压表13与电解电极6相连。同时，参比电极11构成电解过程的阴极之一。电解液14由其下部的液态铝和其上部的冰晶石组成。碳阳极15从上面伸入电解中。这些由氧化铝外壳16部分地包住。为了穿通氧化铝外壳，提供了一个所谓的破壳器17，破壳器17能够形成从上面到达熔融铝的通路。
为了测量温度，首先把浸入式传感器浸入电解液14中。随后，尽可能地把浸入式传感器浸入电解液14的底部，以便测量电解电极6和参比电极11之间的电压。当通过破坏形成壁10的石墨块，而损坏电解槽的壁10时，壁10的电阻降低，并在电压表13记录电压降。从而当壁10被损坏时，产生预先的警报。由于由金属丝构成的电解电极6的热容量较小，因此不会明显地影响电解液14。不会发生电解液组分在浸入式传感器上的固化，从而即使在电解液中的不同位置，也可以测得重复的测量值。

Claims (11)

1.一种用来监测铝电解池的缺陷的浸入式传感器，其包括电解电极，其特征在于电解电极(6)被布置在具有浸入端的管式支持物(1)上，电解电极(6)被构造成部分地插入管式支持物(1)内并从浸入端伸出，从管式支持物(1)的浸入端伸出的电解电极部分至少部分地被布置在管式支持物(1)的外壁上，布置在支持物(1)外的电解电极(6)部分至少部分地由可燃烧的防护层环绕。
2.按照权利要求1所述的浸入式传感器，其特征在于支持物(1)由有机材料构成。
3.按照权利要求1所述的浸入式传感器，其特征在于电解电极(6)由直径为0.05～5毫米的金属丝构成。
4.按照权利要求3所述的浸入式传感器，其特征在于电解电极(6)由钼或钨-铼合金制成。
5.按照权利要求1所述的浸入式传感器，其特征在于在支持物(1)的浸入端，至少在其外侧具有难熔材料。
6.按照权利要求1所述的浸入式传感器，其特征在于电化学测量池和/或具有两个热敏元件引线的热敏元件(8)布置在支持物(1)的浸入端上。
7.按照权利要求6所述的浸入式传感器，其特征在于电解电极(6)按照导电方式与热敏元件(8)相连。
8.按照权利要求6所述的浸入式传感器，其特征在于热敏元件(8)和/或电化学测量池被安装在管式支持物(1)的浸入端内，并且与连接信号线的连接件(2)的两个接触点(5，5’)相连。
9.按照权利要求6所述的浸入式传感器，其特征在于电解电极(6)与连接件(2)的一个接触点(5)相连。
10.用于监测具有电解槽的铝电解池的缺陷的测量装置，具有一种浸入式传感器，该浸入式传感器中的电解电极(6)被布置在具有浸入端的管式支持物(1)上，电解电极(6)被构造成部分地插入管式支持物(1)内并从浸入端伸出，从管式支持物(1)的浸入端伸出的电解电极部分至少部分地被布置在管式支持物(1)的外壁上；布置在支持物(1)外的电解电极(6)部分至少部分地由可燃烧的防护层环绕；其中：电解电极(6)通过信号线(12)和电压表(13)与布置在电解槽的壁(10)外或者布置在壁(10)中的参比电极(11)相连。
11.一种监测具有电解槽的铝电解池的缺陷的方法，该方法所使用的测量装置具有一种浸入式传感器，该浸入式传感器中的电解电极(6)被布置在具有浸入端的管式支持物(1)上，电解电极(6)被构造成部分地插入管式支持物(1)内并从浸入端伸出，从管式支持物(1)的浸入端伸出的电解电极部分至少部分地被布置在管式支持物(1)的外壁上，布置在支持物(1)外的电解电极(6)部分至少部分地由可燃烧的防护层环绕；该方法包括：首先把浸入式传感器浸入熔融冰晶石中，在该处测量熔融冰晶石的温度，随后把浸入式传感器和参比电极(11)一起浸入液态铝中，并测量电解电极(6)和参比电极(11)之间的电压。
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